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具有综合电力监测的电源连接器

2021-05-07 12:00
文章附图

技术领域

      实施例涉及电源连接器。

发明内容

      电源连接器在电源和负载之间提供连接。

      电力测量通常被用于监测通过电源连接器连接的设备的电力消耗。在一些情况 下,能够准确测量电力消耗的能力使操作员能够基于设备的使用为各个用户分配能耗成 本。

      环境监测特别是温度监测,可以用来识别正常和异常运行状态。连续的测量能够 识别超出可接受范围的运行参数变化,使得触发警报以通知操作员该状态。在缺少这种能 力时,用户可以通过定期手动扫描温度来检测连接温度。此外,数据分析以及了解正常的运 行参数有助于在由于环境或安装异常所引起的潜在故障出现之前为用户提供预测性的或 预防性的警报。

      在一个实施例中,本申请提供了一种电源连接器,其包括触头和触头芯。触头配置 为将电源电连接至负载。触头芯配置为收容触头。触头芯包括配置为感测电流的变压器绕 组和配置为收容传感器的传感器狭槽。在一些实施例中,传感器配置为感测温度。在一些实 施例中,传感器配置为感测电压。

      在另一个实施例中,本申请提供了一种电源连接器,其包括套管和位于套管内的 触头支架。触头支架包括触头变压器模块,所述触头变压器模块具有连接器触头、触头芯以 及变压器绕组。

      在又另一个实施例中,本申请提供了一种感测电源连接器各种特性的方法。所述 方法包括:提供围绕触头芯的变压器绕组;提供邻近触头芯的传感器狭槽,所述传感器狭槽 配置为收容传感器;通过变压器感测电流;以及通过传感器感测特性。

      通过参考详细描述和附图,本申请的其它方面将变得显而易见。

具有综合电力监测的电源连接器.jpg

附图说明

      图1是根据本申请一实施例的电力系统的框图。

      图2是根据本申请一些实施例的图1的电力系统的电源连接器的透视图。

      图3是根据本申请一些实施例的图2的电源连接器的触头支架的分解视图。

      图4是根据本申请一些实施例的图2的电源连接器的触头支架的透视图。

      图5是根据本申请一些实施例的图4的触头支架的局部展示图。

      图6是根据本申请一些实施例的图4的触头支架的剖视图。

      图7是根据本申请一些实施例的图4的触头支架的顶视图。

      图8是根据本申请一些实施例的图4的触头支架的触头变压器模块的透视图。

      图9是根据本申请一些实施例的图8的触头变压器模块的另一透视图。

      图10是根据本申请一些实施例的图8的触头变压器模块的顶视图。

      图11是根据本申请一些实施例的图8的触头变压器模块在没有触头情况下的透视 图。

      图12是根据本申请一些实施例的图11的触头变压器模块的侧透视图。

      图13是根据本申请一些实施例的图8的包括遮蔽板的触头变压器模块的透视图。

      图14是根据本申请一些实施例的图4的触头支架在没有盖的情况下的前透视图。

      图15是根据本申请一些实施例的图4的触头支架在没有盖的情况下的前透视图。

      图16是根据本公开的另一实施例的变压器绕组的顶视图。

      图17是根据本申请一实施例的包括图17的变压器的触头支架的顶视图。

具体实施方式

      在详细解释本申请的任何实施例之前,应当理解,本申请并不限于将其应用于以 下描述中所阐述的或附图中所示出的构造细节和部件的设置。本申请能够使用其它实施例 并且能够按照各种方式实践或实现。

      图1示出了根据本申请一些实施例的电力系统100。电力系统100包括电源105、负 载110、电源连接器或连接器115,以及电源电缆120。在一些实施例中,电源105为单相电源, 其输出在约100伏交流至约240伏交流范围内的电压。在其它实施例中,电源105为三相电 源,其输出在约208伏交流至约600伏交流范围内的电压。负载100可以是配置为收容电力的 电气设备或系统。

      图2示出了根据本申请一实施例的连接器115。电源连接器115配置为在电源105和 负载110之间提供电气连接。连接器115可以配置为处理20安培、30安培、60安培、100安培 等。如图所示,连接器115包括触头支架200和套管连接器205。触头支架200包括位于触头支 架200的第一端215上的一个或多个电源端子210。尽管并未示出,触头支架200可以进一步 包括位于触头支架200的第二端220上的一个或多个第二电源端子。尽管被示出为具有四个 电源端子210,连接器115可以包括任意数量的电源端子和第二电源端子,例如一个电源端 子和一个第二电源端子、两个电源端子和两个第二电源端子、三个电源端子和三个第二电 源端子、四个电源端子和四个第二电源端子、五个电源端子和五个第二电源端子,等等。在 一些实施例中,电源端子210电连接至负载110而第二电源端子电连接至电源105。

      图3至图7示出了根据本申请一些实施例的触头支架200。如图3的分解视图中所 示,触头支架200包括壳体300、盖305、一个或多个连接器触头310、一个或多个触头芯315、 一个或多个变压器绕组320、一个或多个传感器325,以及电子组件330和天线335。壳体300 由非导电材料形成,例如但不限于塑料材料。盖305同样由非导电材料形成,例如但不限于 塑料材料。壳体300与盖305相结合,容纳触头支架200的各个部件。一个或多个连接器触头 310在电源端子210和第二电源端子之间提供电气连接。触头芯315配置为收容相应的连接 器触头310。触头芯315包括集成到触头芯315内的变压器绕组320。变压器绕组320感测通过 相应连接器触头310的电流。在一些实施例中,可以利用两组变压器绕组320来监测三相电 源。

      图8至图10示出了触头变压器(CT)模块400,其包括触头310、触头芯315以及变压 器绕组320。如图所示,触头芯315收容相应的触头310。另外,如图所示,变压器绕组320集成 到(例如,包裹)触头芯315。在一些实施例中,变压器绕组320是围绕相应芯315卷绕的高匝 比线性绕组。通过沿相应芯315的长度展开变压器绕组320,可以在不超过触头支架200的可 用几何结构约束的情况下精确地感测电流。接触在触头支架200的壳体300内的CT模块400 的量对应于触头支架200的电源端子的量。在其它实施例中,变压器绕组320可以是磁芯绕 组,其具有用来装配在芯315周围和/或在壳体200中的特定几何结构。

      图11和图12示出了在没有触头310时的CT模块400。如图所示,CT模块400进一步包 括触头开口405和缠绕引导肋条410。触头开口405配置为收容触头310。缠绕引导肋条410可 以用于引导变压器绕组320。

      如图8至图12中所示,CT模块400进一步包括传感器狭槽415。传感器狭槽415配置 为将相应传感器325联接至CT模块400。在一些实施例中,一个或多个传感器325配置为感测 电源105和负载110之间的电压和/或触头310的温度。如图所示,在一些实施例中,传感器 325是配置成联接到CT模块400的传感器狭槽415的夹子。在一些实施例中,传感器325为热 敏电阻、热电偶、RTD或任何类似传感器。

      图13示出了根据本申请一些实施例的CT模块400。在此类实施例中,CT模块400包 括遮蔽板420。遮蔽板420覆盖变压器绕组320。在一些实施例中,遮蔽绕组320可改进电流感 测。

      图14和图15示出了包含在触头支架200的壳体300内的电子组件330和天线335。如 图所示,在一些实施例中,电子组件330和天线335位于CT模块400之间,并且由此位于触头 310之间。这样的布置可以在提供到变压器绕组320和传感器325的简易连接的同时消除干 扰。在一些实施例中,除了传感器325之外,电子组件330可以包括或者连接至附加传感器。 在此类实施例中,附加传感器可以包括配置为感测连接器芯中央温度的附加温度传感器。 另外在此类实施例中,附加传感器可以感测触头支架200的一个或多个不同点的温度。另外 在此类实施例中,附加传感器可以包括用于感测触头支架200外部温度的环境温度传感器。

      在所示实施例中,天线335从电子组件330沿壳体300的外壁布线。在一些实施例 中,天线335可以通过支撑肋条的一个或多个狭槽和/或邻近外壁的孔保持在适当位置。天 线335可以是双极型天线、环形天线、平坦芯片天线或任何其它已知天线。天线335配置为无 线地传输触头支架200的各种特性。例如,天线335可以无线地传输触头支架200的电流、电 压和温度。在一些实施例中,特性被无线地传输至一个或多个外部设备。在一些实施例中, 不用天线335或者除了天线335之外,触头支架200可以包括输入/输出端口。在此类实施例 中,以上所述的各种特性可以通过物理联接传输。

      图16和图17示出了根据本申请另一实施例的偏置变压器绕组500。如图所示,所述 偏置变压器绕组500可以集成到CT模块400内或周围。在此类实施例中,所述偏置变压器绕 组500可以是罗戈夫斯基(Ragowski)螺旋线圈或偏置绕组环形线圈。此类实施例可以使CT 模块400能够放置到通常对于完整变压器绕组而言过小的几何结构内。

      因此,除了其它方面,本申请提供了一种经改进的用于感测电源连接器的各种特 性的方法和系统。本申请的各种特征和优点在所附权利要求书中阐明。


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